【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＥＧＲ装置を装備した過給機付内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジン排気経路から分流した排気ガスをエンジン吸気経路へ送給し、シリンダ内における燃料の燃焼を抑制して燃焼温度の低下を図り、ＮＯｘの発生を低減する、排気ガス再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を適用した過給機付内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この過給機付内燃機関は図３に示すように、エンジン１とターボチャージャ２を備えている。
【０００４】
ターボチャージャ２は、タービン３、コンプレッサ４、及びタービンホイールの回転をコンプレッサインペラに伝達する中間軸５とで構成されている。
【０００５】
タービン３の流入口は、エンジン１の排気マニホールド６に連通し、タービン３の流出口は、排気管７の上流端に接続されている。
【０００６】
コンプレッサ４の吸入口は、吸気管８の下流端に接続され、コンプレッサ４の吐出口は、中間部にインタクーラ９を組み込んだ吸気管１０の上流端に接続されている。
【０００７】
上記インタクーラ９には、空冷方式のフィン付形熱交換器を用いている。
【０００８】
また、吸気管１０の下流端は、エンジン１の吸気マニホールド１１に接続されている。
【０００９】
更に、排気マニホールド６に、ＥＧＲ管路１２の上流端を接続し、当該ＥＧＲ管路１２の下流端を、吸気マニホールド１１に連通させている。
【００１０】
ＥＧＲ管路１２の中間部には、ＥＧＲクーラ１３とＥＧＲバルブ１４が上流側から下流側ヘ向けて直列に組み込まれている。
【００１１】
上記ＥＧＲクーラ１３には、液冷方式の管形熱交換器を用いている。
【００１２】
図３に示す過給機付内燃機関では、エンジン１を運転すると、排気ガス１５の大部分は、排気マニホールド６からタービン３へ流入してコンプレッサ４を駆動した後、排気管７や排気浄化装置（図示せず）を経て大気中に放出される。
【００１３】
また、エアクリーナ（図示せず）及び吸気管８からコンプレッサ４に流入して圧縮された吸気１６が、吸気管１０及びインタクーラ９を経て吸気マニホールド１１へ送給される。
【００１４】
更に、排気ガス１５の一部が、排気マニホールド６からＥＧＲ管路１２へ流入し、ＥＧＲクーラ１３で冷却され且つＥＧＲバルブ１４で流量調整が行なわれた排気ガス１５が吸気マニホールド１１へ送給される。
【００１５】
これにより、エンジン１のシリンダ内における酸素濃度が抑制されて燃焼温度の低下が図られ、その結果、ＮＯｘの発生が低減することになる。
【００１６】
【特許文献１】
特開平９−２５６９１５号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示すような従来の過給機付内燃機関では、エンジン１の多くの運転領域において、ターボチャージャ２の各部分の圧力が下記のような関係になる。
【００１８】
【数１】
Ｐ１＜Ｐ４＜Ｐ２＜Ｐ３
Ｐ１：コンプレッサ入口圧力
Ｐ２：コンプレッサ出口圧力
Ｐ３：タービン入口圧力
Ｐ４：タービン出口圧力
【００１９】
ところが、ターボチャージャ２が効率よく働くエンジン１の運転領域においては、ターボチャージャ２の各部分の圧力が下記のような関係になる。
【００２０】
【数２】
Ｐ１＜Ｐ４＜Ｐ３＜Ｐ２
【００２１】
このため、吸気管１０から吸気マニホールド１１へ送給すべき吸気１６の一部がＥＧＲ管路１２に逆流し、当該ＥＧＲ管路１２によって排気ガス１５の一部を吸気マニホールド１１へ送給することができず、ＥＧＲの効用がなくなる。
【００２２】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、全ての運転領域でＥＧＲの効用が得られる過給機付内燃機関を提供することを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、エンジンとターボチャージャを備え、該ターボチャージャのタービンをエンジンの排気ガスで作動させ且つターボチャージャのコンプレッサが圧縮した吸気をインタクーラを介してエンジンへ送給する過給機付内燃機関において、エンジン排気経路のタービンよりも上流側の箇所からエンジン吸気経路のコンプレッサよりも上流側の箇所へ至るＥＧＲ管路を設けている。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、インタクーラに管形熱交換器を用いている。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、ターボチャージャのコンプレッサを駆動可能な補助電動機を設けている。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、タービンホイールの回転をコンプレッサインペラに伝達する中間軸に補助電動機のロータを組み付け、該ロータを回転方向に取り囲むように補助電動機のステータを配置している。
【００２７】
請求項１に記載の発明では、エンジン排気経路のタービンよりも上流側の箇所から排気ガスの一部をＥＧＲ管路へ分流して、エンジン吸気経路のコンプレッサよりも上流側の箇所へ送給し、ＥＧＲ管路に導いた排気ガスの逆流を抑止する。
【００２８】
請求項２に記載の発明では、エンジン排気経路、ＥＧＲ管路、コンプレッサを経由した排気ガスを含んだ吸気が通過するインタクーラを管形熱交換器として、インタクーラの目詰りを防止する。
【００２９】
また、請求項３に記載の発明では、補助電動機によりコンプレッサを駆動して、エンジン吸気経路への排気ガスの送給量を増大する。
【００３０】
請求項４の記載の発明では、ターボチャージャの中間軸に組み付けたロータ、及びその周囲のステータによってコンプレッサを直接駆動する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００３２】
図１は本発明の過給機付内燃機関の実施の形態の第１の例を示すものであり、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００３３】
この過給機付内燃機関では、コンプレッサ４の吐出口に、インタクーラ１７を中間部に組み込んだ吸気管１８の上流端を接続し、当該吸気管１８の下流端を、エンジン１の吸気マニホールド１１に接続している。
【００３４】
上記インタクーラ１７には、液冷方式の管形熱交換器を用いている。
【００３５】
更に、排気マニホールド６に、ＥＧＲ管路１９の上流端を接続し、当該ＥＧＲ管路１９の下流端を、コンプレッサ４の吸入口に連なる吸気管８に接続している。
【００３６】
ＥＧＲ管路１９の中間部には、ＥＧＲクーラ１３とＥＧＲバルブ１４が上流側から下流側ヘ向けて直列に組み込まれている。
【００３７】
図１に示す過給機付内燃機関では、エンジン１を運転すると、排気ガス１５の大部分は、排気マニホールド６からタービン３へ流入してコンプレッサ４を駆動した後、排気管７などを経て大気中に放出される。
【００３８】
また、吸気管８からコンプレッサ４に流入して圧縮された吸気１６が、吸気管１８及びインタクーラ１７を経て吸気マニホールド１１へ送給される。
【００３９】
更に、排気ガス１５の一部が、排気マニホールド６からＥＧＲ管路１９へ流入し、ＥＧＲクーラ１３で冷却され且つＥＧＲバルブ１４で流量調整が行なわれた排気ガス１５が吸気管８へ送給される。
【００４０】
この排気ガス１５は、吸気１６としてコンプレッサ４に流入して圧縮された後、吸気管１８及びインタクーラ１７を経て吸気マニホールド１１へ送給される。
【００４１】
これにより、エンジン１のシリンダ内における酸素濃度が抑制されて燃焼温度の低下が図られ、その結果、ＮＯｘの発生が低減することになる。
【００４２】
エンジン１運転中のタービン入口圧力Ｐ３は、常にコンプレッサ入口圧力Ｐ１よりも高い値を呈するので、排気ガス１５及び吸気１６のいずれにも逆流が発生せず、全ての運転領域でＥＧＲの効用を得ることが可能になる。
【００４３】
また、ＥＧＲ管路１９及びコンプレッサ４を経由した排気ガス１５である吸気１６が通過するインタクーラ１７を管形熱交換器としているので、インタクーラ１７の目詰りを防止することができる。
【００４４】
図２は本発明の過給機付内燃機関の実施の形態の第２の例を示すものであり、図中、図１及び図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００４５】
この過給機付内燃機関では、ターボチャージャ２の中間軸５に同軸に装着したロータ２０と、該ロータ２０を回転方向に取り囲むように配置したステータ２１とによって、コンプレッサ４を駆動可能な補助電動機を構成している。
【００４６】
図２に示す過給機付き内燃機関では、エンジン１の運転時に、主にロータ２０及びステータ２１によりコンプレッサ４を駆動してタービン３の負荷を低減し、排気マニホールド６、ＥＧＲ管路１９、吸気管８からコンプレッサ４へ吸気１６として流入すべき排気ガス１５の送給量を増大させ、これにより、ＥＧＲの効用を高める。
【００４７】
また、補助電動機がコンプレッサ４を直接駆動する構造であるので、当該補助電動機の保守点検作業を容易に行なうことができる。
【００４８】
なお、本発明の過給機付内燃機関は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の過給機付内燃機関によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。
【００５０】
（１）請求項１に記載の過給機付内燃機関では、エンジン排気経路のタービンよりも上流側の箇所から排気ガスの一部をＥＧＲ管路へ分流して、エンジン吸気経路のコンプレッサよりも上流側の箇所へ送給するので、排気ガス並びに吸気のいずれにも逆流が発生せず、よって、エンジンの全ての運転領域でＥＧＲの効用を発揮することが可能になる。
【００５１】
（２）請求項２に記載の過給機付内燃機関では、ＥＧＲ管路及びコンプレッサを経由した排気ガスが通過するインタクーラに管形熱交換器を用いているので、インタクーラの目詰りを防止することができる。
【００５２】
（３）請求項３に記載の過給機付内燃機関では、補助電動機でコンプレッサを駆動して、エンジン吸気経路への排気ガスの送給量を増大させるので、ＥＧＲの効用を高めることができる。
【００５３】
（４）請求項４の記載の過給機付内燃機関では、ターボチャージャの中間軸に組み付けたロータとその周囲のステータによってコンプレッサを直接駆動する構造であるので、補助電動機の保守点検作業を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過給機付内燃機関の実施の形態の第１の例を示す概念図である。
【図２】本発明の過給機付内燃機関の実施の形態の第２の例を示す概念図である。
【図３】従来の過給機付内燃機関の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ ターボチャージャ
３ タービン
４ コンプレッサ
５ 中間軸
６ 排気マニホールド（エンジン排気経路）
８ 吸気管（エンジン吸気経路）
１５ 排気ガス
１６ 吸気
１７ インタクーラ
１９ ＥＧＲ管路
２０ ロータ（補助電動機）
２１ ステータ（補助電動機）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a supercharged internal combustion engine equipped with an EGR device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, exhaust gas recirculation (EGR) that supplies exhaust gas diverted from an engine exhaust path to an engine intake path to suppress combustion of fuel in a cylinder to lower a combustion temperature and reduce NOx generation An internal combustion engine with a supercharger to which Exhaust Gas Recirculation is applied has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
This supercharged internal combustion engine includes an engine 1 and a turbocharger 2, as shown in FIG.
[0004]
The turbocharger 2 includes a turbine 3, a compressor 4, and an intermediate shaft 5 that transmits rotation of a turbine wheel to a compressor impeller.
[0005]
An inlet of the turbine 3 communicates with an exhaust manifold 6 of the engine 1, and an outlet of the turbine 3 is connected to an upstream end of an exhaust pipe 7.
[0006]
The suction port of the compressor 4 is connected to a downstream end of the intake pipe 8, and the discharge port of the compressor 4 is connected to an upstream end of an intake pipe 10 in which an intercooler 9 is incorporated in an intermediate portion.
[0007]
As the intercooler 9, an air-cooled finned heat exchanger is used.
[0008]
The downstream end of the intake pipe 10 is connected to the intake manifold 11 of the engine 1.
[0009]
Further, the upstream end of the EGR pipe 12 is connected to the exhaust manifold 6, and the downstream end of the EGR pipe 12 is connected to the intake manifold 11.
[0010]
An EGR cooler 13 and an EGR valve 14 are incorporated in series at an intermediate portion of the EGR pipe 12 from the upstream side to the downstream side.
[0011]
The EGR cooler 13 uses a liquid-cooled tubular heat exchanger.
[0012]
In the internal combustion engine with a supercharger shown in FIG. 3, when the engine 1 is operated, most of the exhaust gas 15 flows into the turbine 3 from the exhaust manifold 6 to drive the compressor 4, and then the exhaust pipe 7 and the exhaust gas purification device. (Not shown) and is released into the atmosphere.
[0013]
Further, the intake air 16 which has flowed into the compressor 4 from an air cleaner (not shown) and the intake pipe 8 and is compressed is sent to the intake manifold 11 via the intake pipe 10 and the intercooler 9.
[0014]
Further, a part of the exhaust gas 15 flows into the EGR pipe 12 from the exhaust manifold 6, and the exhaust gas 15 cooled by the EGR cooler 13 and having the flow rate adjusted by the EGR valve 14 is supplied to the intake manifold 11. You.
[0015]
As a result, the oxygen concentration in the cylinder of the engine 1 is suppressed, and the combustion temperature is reduced. As a result, the generation of NOx is reduced.
[0016]
[Patent Document 1]
JP-A-9-256915
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional internal combustion engine with a supercharger as shown in FIG. 3, in many operating regions of the engine 1, the pressure of each part of the turbocharger 2 has the following relationship.
[0018]
(Equation 1)
P1 <P4 <P2 <P3
P1: compressor inlet pressure P2: compressor outlet pressure P3: turbine inlet pressure P4: turbine outlet pressure
However, in the operating region of the engine 1 in which the turbocharger 2 works efficiently, the pressure of each part of the turbocharger 2 has the following relationship.
[0020]
(Equation 2)
P1 <P4 <P3 <P2
[0021]
Therefore, a part of the intake air 16 to be supplied from the intake pipe 10 to the intake manifold 11 flows back to the EGR pipe 12, and a part of the exhaust gas 15 is supplied to the intake manifold 11 by the EGR pipe 12. And EGR is no longer useful.
[0022]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a supercharged internal combustion engine capable of obtaining the effect of EGR in all operation regions.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes an engine and a turbocharger, wherein a turbine of the turbocharger is operated with exhaust gas of the engine, and intake air compressed by a compressor of the turbocharger is supplied via an intercooler. In a supercharged internal combustion engine that feeds an engine, an EGR pipe is provided from a location upstream of the turbine in the engine exhaust path to a location upstream of the compressor in the engine intake path.
[0024]
The invention according to claim 2 uses a tubular heat exchanger for the intercooler.
[0025]
The invention according to claim 3 is provided with an auxiliary motor capable of driving a compressor of a turbocharger.
[0026]
According to a fourth aspect of the invention, the rotor of the auxiliary motor is mounted on an intermediate shaft that transmits the rotation of the turbine wheel to the compressor impeller, and the stator of the auxiliary motor is arranged so as to surround the rotor in the rotation direction.
[0027]
According to the first aspect of the present invention, a part of the exhaust gas is diverted to the EGR pipe from a portion of the engine exhaust path upstream of the turbine and is supplied to a portion of the engine intake path upstream of the compressor. In addition, the backflow of the exhaust gas led to the EGR pipeline is suppressed.
[0028]
According to the second aspect of the invention, clogging of the intercooler is prevented by using an intercooler through which intake air containing exhaust gas passing through the engine exhaust path, the EGR pipeline, and the compressor passes as a tubular heat exchanger.
[0029]
According to the third aspect of the invention, the compressor is driven by the auxiliary motor to increase the amount of exhaust gas supplied to the engine intake path.
[0030]
According to the fourth aspect of the present invention, the compressor is directly driven by the rotor mounted on the intermediate shaft of the turbocharger and the stator around the rotor.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 shows a first example of an embodiment of a supercharged internal combustion engine according to the present invention. In the drawing, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3 represent the same components.
[0033]
In this supercharger-equipped internal combustion engine, the upstream end of an intake pipe 18 in which an intercooler 17 is incorporated in the middle is connected to the discharge port of the compressor 4, and the downstream end of the intake pipe 18 is connected to the intake manifold 11 of the engine 1. Connected.
[0034]
As the intercooler 17, a liquid-cooled tubular heat exchanger is used.
[0035]
Further, the upstream end of the EGR pipe 19 is connected to the exhaust manifold 6, and the downstream end of the EGR pipe 19 is connected to the intake pipe 8 connected to the suction port of the compressor 4.
[0036]
An EGR cooler 13 and an EGR valve 14 are incorporated in series in an intermediate portion of the EGR pipe 19 from the upstream side to the downstream side.
[0037]
In the internal combustion engine with a supercharger shown in FIG. 1, when the engine 1 is operated, most of the exhaust gas 15 flows into the turbine 3 from the exhaust manifold 6 to drive the compressor 4 and then passes through the exhaust pipe 7 and the like. Released during.
[0038]
Further, the intake air 16 flowing into the compressor 4 from the intake pipe 8 and being compressed is supplied to the intake manifold 11 via the intake pipe 18 and the intercooler 17.
[0039]
Further, a part of the exhaust gas 15 flows from the exhaust manifold 6 into the EGR pipe 19, and the exhaust gas 15 cooled by the EGR cooler 13 and the flow rate adjusted by the EGR valve 14 is supplied to the intake pipe 8. You.
[0040]
The exhaust gas 15 flows into the compressor 4 as intake air 16 and is compressed, and then is sent to the intake manifold 11 via the intake pipe 18 and the intercooler 17.
[0041]
As a result, the oxygen concentration in the cylinder of the engine 1 is suppressed, and the combustion temperature is reduced. As a result, the generation of NOx is reduced.
[0042]
Since the turbine inlet pressure P3 during the operation of the engine 1 always exhibits a higher value than the compressor inlet pressure P1, backflow does not occur in any of the exhaust gas 15 and the intake air 16, and the EGR utility is obtained in all operating regions. It becomes possible.
[0043]
Further, since the intercooler 17 through which the intake gas 16 as the exhaust gas 15 passes through the EGR pipe 19 and the compressor 4 is a tubular heat exchanger, clogging of the intercooler 17 can be prevented.
[0044]
FIG. 2 shows a second example of the embodiment of the supercharged internal combustion engine according to the present invention. In the drawing, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 3 represent the same components. .
[0045]
In this internal combustion engine with a supercharger, an auxiliary electric motor capable of driving the compressor 4 by a rotor 20 coaxially mounted on the intermediate shaft 5 of the turbocharger 2 and a stator 21 arranged so as to surround the rotor 20 in the rotational direction. Is composed.
[0046]
In the internal combustion engine with a supercharger shown in FIG. 2, during operation of the engine 1, the compressor 4 is driven mainly by the rotor 20 and the stator 21 to reduce the load on the turbine 3, and the exhaust manifold 6, the EGR line 19, the intake air The amount of exhaust gas 15 to be supplied as intake air 16 from the pipe 8 to the compressor 4 is increased, thereby increasing the utility of EGR.
[0047]
In addition, since the auxiliary motor has a structure for directly driving the compressor 4, maintenance work of the auxiliary motor can be easily performed.
[0048]
It should be noted that the supercharged internal combustion engine of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be modified without departing from the spirit of the present invention.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the internal combustion engine with a supercharger of the present invention, the following excellent effects can be obtained.
[0050]
(1) In the internal combustion engine with a supercharger according to the first aspect, a part of the exhaust gas is diverted to the EGR pipe from a portion of the engine exhaust path upstream of the turbine, and the divided exhaust gas is separated from the compressor in the engine intake path. Since the air is supplied to the upstream side, no backflow occurs in either the exhaust gas or the intake air, and thus, the EGR can be used in all operating regions of the engine.
[0051]
(2) In the internal combustion engine with a supercharger according to the second aspect, since the tubular heat exchanger is used for the intercooler through which the exhaust gas passes through the EGR pipeline and the compressor, clogging of the intercooler is prevented. be able to.
[0052]
(3) In the internal combustion engine with a supercharger according to the third aspect, the compressor is driven by the auxiliary motor to increase the amount of exhaust gas supplied to the engine intake path, so that the utility of EGR can be enhanced. .
[0053]
(4) In the internal combustion engine with a supercharger according to the fourth aspect, since the compressor is directly driven by the rotor mounted on the intermediate shaft of the turbocharger and the stator surrounding the rotor, the maintenance and inspection work of the auxiliary motor is facilitated. Can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first example of an embodiment of a supercharged internal combustion engine of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a second example of the embodiment of the supercharged internal combustion engine of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of a conventional supercharged internal combustion engine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Turbocharger 3 Turbine 4 Compressor 5 Intermediate shaft 6 Exhaust manifold (engine exhaust path)
8. Intake pipe (engine intake path)
15 Exhaust gas 16 Intake 17 Intercooler 19 EGR pipeline 20 Rotor (auxiliary motor)
21 Stator (auxiliary motor)
